JP6524624B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、窒化物半導体発光素子を備える発光装置に関する。

例えば特許文献１には、実装基板表面に作製された高さの異なる電極上に、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）チップが搭載された発光装置が記載されている。また特許文献１には、ＬＥＤチップの発光波長により励起されＬＥＤチップの発光波長と異なる波長の光を出す蛍光体を含む透明樹脂でＬＥＤチップが封止されてもよいこと、並びに、ＬＥＤチップとしては、赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップ、紫色ＬＥＤチップなどの何種類か複合して用いてもよいこと、が記載されている。

特開２００９−０９９７１５号公報

しかしながら、上記緑色、青色、紫色ＬＥＤチップとなる窒化物半導体発光素子の発光効率は、紫色域の発光ピーク波長において最も高く、それより長波長域では低下する傾向がある。そのため、発光ピーク波長が比較的長い窒化物半導体発光素子を備える多波長混合発光の発光装置においては、発光効率の改善余地があった。

そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、発光効率の高い多波長混合発光の発光装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、素子載置面を有する基体と、前記素子載置面上に設けられ、窒化物半導体の活性層を有し、発光ピーク波長が青色域にある第１発光素子と、前記素子載置面上に設けられ、窒化物半導体の活性層を有し、発光ピーク波長が前記第１発光素子の発光ピーク波長より長い第２発光素子と、前記素子載置面上に設けられ、前記第１発光素子の光に励起される蛍光体を含有し、前記第１発光素子及び前記第２発光素子を封止する封止部材と、を備え、前記封止部材は、前記素子載置面側から、前記蛍光体が存在する第１領域と、前記蛍光体が実質的に存在しない第２領域と、を順に含み、前記第１発光素子の上面の高さは、前記第１領域内の高さであって、前記第２発光素子の上面の高さは、前記第２領域内の高さであることを特徴とする。

本発明によれば、発光ピーク波長が比較的長い窒化物半導体発光素子の光損出を抑え、発光効率の高い多波長混合発光の発光装置を得ることができる。

本発明の一実施の形態に係る発光装置の概略断面図である。 本発明の一実施の形態に係る発光装置の概略断面図である。

以下、発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。但し、以下に説明する発光装置は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。

なお以下、可視波長域は波長が３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の範囲とし、青色域は波長が４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の範囲、緑色域は波長が５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の範囲、赤色域は波長が６１０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の範囲とする。

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係る発光装置の概略断面図である。

図１に示すように、実施の形態１に係る発光装置１００は、上面発光（トップビュー）式又は側面発光（サイドビュー）式のパッケージ型の発光ダイオードである。発光装置１００は、基体１０と、第１発光素子２０と、第２発光素子３０と、封止部材４０と、を備えている。

本実施の形態の基体１０は、リード電極と、そのリード電極と一体に成形された成形体と、を含むパッケージである。基体１０は、素子載置面１５を有している。素子載置面１５は、パッケージの凹部底面であり、より詳細にはリード電極の上面である。

第１発光素子２０は、素子載置面１５上に設けられている。第１発光素子２０は、フェイスアップ実装されている。第１発光素子２０は、窒化物半導体の活性層２１を有している。第１発光素子２０は、発光ピーク波長が青色域にある。なかでも、第１発光素子２０の発光ピーク波長は、発光効率、他の光源の光との混色関係、蛍光体の励起効率などの観点から、４４５ｎｍ以上４６５ｎｍ以下の範囲が好ましい。

第２発光素子３０は、素子載置面１５上に設けられている。第２発光素子３０は、フェイスアップ実装されている。第２発光素子３０は、窒化物半導体の活性層３１を有している。第２発光素子３０は、発光ピーク波長が第１発光素子２０の発光ピーク波長より長い。第２発光素子３０は、ワイヤにより、第１発光素子２０と直列接続されている。

封止部材４０は、素子載置面１５上に設けられている。より詳細には、封止部材４０は、パッケージの凹部内に充填されている。封止部材の母材４５は、透光性樹脂である。封止部材４０は、第１発光素子２０の光に励起される蛍光体５０を含有している。封止部材４０は、第１発光素子２０及び第２発光素子３０を封止している。封止部材４０は、素子載置面１５側から、蛍光体５０が存在する第１領域４０１と、蛍光体が実質的に存在しない第２領域４０２と、を順に含んでいる。第１領域４０１及び第２領域４０２は、層状である。第１領域４０１は、母材４５と蛍光体５０、又は母材４５と蛍光体５０と充填剤で構成される。第２領域４０２は、実質的に、母材４５のみ、又は母材４５と充填剤で構成される。

そして、第１発光素子２０の上面の高さは、第１領域４０１内の高さであって、第２発光素子３０の上面の高さは、第２領域４０２内の高さである。本実施の形態では、第１発光素子２０の上面及び第２発光素子３０の上面は、発光素子構造（半導体積層体）側の表面である。なお、ここでいう「高さ」の基準は、素子載置面１５（の最下位）とする。

このような構成を有する発光装置１００は、発光ピーク波長が比較的長い第２発光素子３０から出射される光が蛍光体５０で散乱されたり吸収されたりすることによる光損出を抑えることができる。このように、第２発光素子３０の光の装置外部への取り出し効率を相対的に高めることで、第２発光素子３０の発光効率を擬似的に高めることができる。これにより、発光効率の高い多波長混合発光の発光装置とすることができる。

なお、第１発光素子２０の上面の高さが第１領域４０１内の高さであることで、蛍光体５０を効率良く発光させることができる。

図１に示すように、更には、第１発光素子の活性層２１の高さは、第１領域４０１内の高さであって、第２発光素子の活性層３１の高さは、第２領域４０２内の高さであることが好ましい。第２発光素子３０の発光源たる活性層３１の高さがこのような高さにあることで、第２発光素子３０から出射される光が蛍光体５０で散乱されたり吸収されたりすることによる光損出をよりいっそう抑えることができる。

図１に示すように、発光装置１００において、第１発光素子２０は基板２５を有し、第２発光素子３０は基板３５を有している。そして、第２発光素子の基板３５は、第１発光素子の基板２５より厚くなっている。これにより、第２発光素子３０の上面の高さを第２領域４０２内の高さに調整しやすい。また、基板３５が比較的厚いことで、第２発光素子３０の発光効率を高めることができる。

図１に示すように、発光装置１００において、第１発光素子２０及び第２発光素子３０は、略同一平面上に設けられている。基体の素子載置面は平面であることが多く、そのような基体は、比較的安価であり、発光素子を実装しやすい。

図１に示すように、発光装置１００において、第１発光素子２０と第２発光素子３０が同一のリード電極上に設けられている。これにより、第１発光素子２０と第２発光素子３０が比較的近くに設けられ、第１発光素子２０から出射される光と第２発光素子３０から出射される光が混色しやすい。一方、第１発光素子２０と第２発光素子３０は各々、別個のリード電極上に設けられてもよい。その場合には、第１発光素子２０と第２発光素子３０が比較的離れて設けられ、互いの光吸収による光損失を抑えることができる。

汎用の窒化物半導体発光素子の最も長い発光波長域は、緑色域である。このため、第２発光素子３０の発光ピーク波長が緑色域にあることで、本発明が効果を奏しやすく、好ましい。なかでも、第２発光素子３０の発光ピーク波長は、緑色域である場合、発光効率、他の光源の光との混色関係などの観点から、５２０ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の範囲が好ましい。

第１発光素子２０の発光ピーク波長と第２発光素子３０の発光ピーク波長の差は、特に限定されないが、例えば５ｎｍ以上であり、１０ｎｍ以上が好ましく、３０ｎｍ以上がより好ましく、５０ｎｍ以上がよりいっそう好ましい。

蛍光体５０の発光ピーク波長は、赤色域にあることが好ましい。これにより、第１発光素子２０、第２発光素子３０、蛍光体５０の其々から出射される光の混合によって、白色発光が可能となる。なかでも、蛍光体５０の発光ピーク波長は、赤色域である場合、発光効率、他の光源の光との混色関係などの観点から、６２０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の範囲が好ましい。

なお、図示する例では、第１領域４０１と第２領域４０２の境界は、素子載置面１５に略平行な平面状であるとしているが、これに限られず、曲面状、凹凸面状など、蛍光体５０の分布に依存して適宜決定されるものとする。例えば、第１発光素子２０の周辺では蛍光体５０が第１発光素子２０の形状に依存して分布したり、第２発光素子３０の側面や凹部の側壁面には蛍光体５０が這い上がるように分布したりすることで、第１領域４０１が凸状に形成されることがある。また、蛍光体５０は、封止部材４０内において、第１発光素子２０側に偏って、つまり第２発光素子３０側より第１発光素子２０側に多く分布していてもよい。

第１領域４０１と第２領域４０２は、封止部材４０の形成工程において、例えば、母材４５と蛍光体５０を含む液状材料を素子載置面１５上に滴下して蛍光体５０を沈降させること、及び／又は、封止部材４０の液状材料を、母材４５と蛍光体５０を含む第１材料と、母材４５を含み蛍光体を実質的に含まない第２材料とに分け、順に素子載置面１５上に滴下すること、で形成することができる。また、封止部材４０の形成工程において、母材４５と蛍光体５０を含む液状材料を、第２発光素子３０上を避けた位置、例えば第１発光素子２０の第２発光素子３０と反対の側、又は第１発光素子２０の直上に滴下することが好ましい。これにより、第２発光素子３０の上面の上に蛍光体５０が存在することを抑制又は回避することができる。封止部材４０の液状材料を２つに分ける場合には、第２材料を、第２発光素子３０側、例えば第２発光素子３０の第１発光素子２０と反対の側、又は第２発光素子３０の直上に滴下することが好ましい。これにより、第２発光素子３０近傍（特に第２発光素子３０上面の上）の蛍光体５０を移動させることができる。なお、第１材料と第２材料は同時に固化させることが第１領域４０１と第２領域４０２の密着性の観点で好ましいが、第２材料の滴下前に第１材料を予備的に固化させてもよい。このほか、第１領域４０１と第２領域４０２は、噴霧（スプレー）法、電着法などにより蛍光体５０を素子載置面１５上（特に第１発光素子２０側）に付着させた後、母材４５を含み蛍光体を実質的に含まない液状材料を滴下し（その一部を蛍光体５０に含浸させ）固化させることでも形成することができる。

＜実施の形態２＞
図２は、実施の形態２に係る発光装置の概略断面図である。

図２に示すように、実施の形態２に係る発光装置２００は、上面発光（トップビュー）式又は側面発光（サイドビュー）式の基板（ＣＯＢ；Chip On Board）型の発光ダイオードである。発光装置２００は、基体１１と、第１発光素子２０と、第２発光素子３０と、封止部材４０と、を備えている。

本実施の形態の基体１１は、母体と、その母体上に形成された配線と、を含む配線基板である。基体１１は、素子載置面１６を有している。素子載置面１６は、配線基板の上面である。

第１発光素子２０は、素子載置面１６上に設けられている。第１発光素子２０は、フリップチップ実装されている。第１発光素子２０は、窒化物半導体の活性層２１を有している。第１発光素子２０は、発光ピーク波長が青色域にある。

第２発光素子３０は、素子載置面１６上に設けられている。第２発光素子３０は、フリップチップ実装されている。第２発光素子３０は、窒化物半導体の活性層３１を有している。第２発光素子３０は、発光ピーク波長が第１発光素子２０の発光ピーク波長より長い。また、第２発光素子の基板３５は、第１発光素子の基板２５より厚くなっている。第２発光素子３０は、配線基板の配線により、第１発光素子２０と直列接続されている。また、配線基板の端子構造により、第１発光素子２０と第２発光素子３０のいずれか一方のみを発光させることもできるし、両方を発光させることもできる。

封止部材４０は、素子載置面１６上に設けられている。より詳細には、封止部材４０は、配線基板上面に設けられた枠状突起（白色顔料を含有する樹脂製）の内側に充填されている。封止部材の母材４５は、透光性樹脂である。封止部材４０は、第１発光素子２０の光に励起される蛍光体５０を含有している。封止部材４０は、第１発光素子２０及び第２発光素子３０を封止している。封止部材４０は、素子載置面１６側から、蛍光体５０が存在する第１領域４０１と、蛍光体が実質的に存在しない第２領域４０２と、を順に含んでいる。第１領域４０１及び第２領域４０２は、層状である。第１領域４０１は、母材４５と蛍光体５０、又は母材４５と蛍光体５０と充填剤で構成される。第２領域４０２は、実質的に、母材４５のみ、又は母材４５と充填剤で構成される。

そして、第１発光素子２０の上面の高さは、第１領域４０１内の高さであって、第２発光素子３０の上面の高さは、第２領域４０２内の高さである。本実施の形態では、第１発光素子２０の上面及び第２発光素子３０の上面は、基板２５，３５の表面である。なお、ここでいう「高さ」の基準は、素子載置面１６（の最下位）とする。

このような構成を有する発光装置２００もまた、発光ピーク波長が比較的長い第２発光素子３０から出射される光が蛍光体５０で散乱されたり吸収されたりすることによる光損出を抑えて、発光効率の高い多波長混合発光の発光装置とすることができる。また、第１発光素子２０の上面の高さが第１領域４０１内の高さであることで、蛍光体５０を効率良く発光させることができる。

図２に示すように、発光装置２００において、素子載置面１６は、下段１６１と上段１６２を有している。より詳細には、素子載置面１６は、主面の一部に窪みを有しており、窪みの底面が下段１６１であり、主面が上段１６２である。第１発光素子２０は下段１６１に設けられており、第２発光素子３０は上段１６２に設けられている。このようにすれば、第１発光素子２０の上面の高さを第１領域４０１内の高さに、第２発光素子の上面の高さを第２領域４０２内の高さに、容易に調整することができる。なお、窪みの側面は、第１発光素子２０の光を取り出しやすいように、下段１６１から上方に向かって窪みの開口径が大きくなるように傾斜している。

図２に示すように、発光装置２００において、第２発光素子の活性層３１の高さは、第１領域４０１内の高さであるが、基板３５の全ては第２領域４０２内の高さにある。このように、第２発光素子３０がフリップチップ実装される場合には、基板３５の半分以上が第２領域４０２内の高さにあることが好ましく、基板３５の全てが第２領域４０２内の高さにあることがより好ましい。これにより、活性層３１から光を基板３５内に伝搬させ、さらに基板３５から第２領域４０２を経て取り出すことで、蛍光体５０で散乱されたり吸収されたりすることによる光損出を抑えやすい。

図２に示すように、発光装置２００では、第１領域４０１は第２発光素子３０側にも及んでいるが、第１領域４０１の略全てが素子載置面１６の窪み内に収まるようにすることもできる。

以下、本発明の発光装置における各構成要素について説明する。

（基体１０）
基体は、発光素子が実装される筐体や台座となる部材である。具体的には、基体は、樹脂成形体がリード電極にトランスファ成形や射出成形などにより一体成形されて成るものや、導電性ペーストを印刷したセラミックグリーンシートが積層・焼成されて成るものなどがある。基体の素子載置面は、略平坦であることが好ましいが、湾曲していてもよい。基体は、平板状のものや凹部（カップ部）を有するものなどを用いることができる。凹部は、成形体や母体自体を窪ませることで形成されてもよいし、略平坦な成形体や母体の上面に枠状の突起を別途形成することにより、その突起の内側を凹部としてもよい。凹部の上面視形状は、矩形、角が丸みを帯びた矩形、円形、楕円形などが挙げられる。凹部の側壁面は、成形体を金型から離型しやすいように、また発光素子の光を効率良く取り出すために、凹部底面から上方に向かって凹部開口径が大きくなるように傾斜（湾曲を含む）していることが好ましい（傾斜角は例えば凹部底面から９５°以上１２０°以下）。凹部の深さは、特に限定されないが、例えば０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下が好ましく、０．２５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下がより好ましい。

（パッケージ）
リード電極の材料としては、発光素子に接続されて導電可能な金属を用いることができる。具体的には、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン、又はこれらの合金、燐青銅、鉄入り銅などが挙げられる。特に、銅を主成分とする銅合金が好ましい。また、その表層に、銀、アルミニウム、ロジウム、金、銅、又はこれらの合金などのめっきや光反射膜が設けられていてもよく、なかでも光反射性に優れる銀が好ましい。リード電極は、例えばリードフレームがカット・フォーミングにより個々の発光装置の一部として個片化されたものである。リードフレームは、上記材料からなる金属板に、プレスやエッチング、圧延など各種の加工を施したものが母体となる。リード電極の厚さは、任意に選択できるが、例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、好ましくは０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下である。

成形体は、リード電極と一体に成形され、パッケージを構成する。成形体は、主として白色又は黒色の樹脂の固化物である。成形体の母材は、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンテレフタレート、液晶ポリマー、ポリカーボネート樹脂などの熱可塑性樹脂、又は、ポリビスマレイミドトリアジン樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ変性樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。また、これらの母材中に、充填剤又は着色顔料として、ガラス、シリカ、酸化チタン、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、ワラストナイト、マイカ、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、炭化ケイ素、酸化アンチモン、スズ酸亜鉛、ホウ酸亜鉛、酸化鉄、酸化クロム、酸化マンガン、カーボンブラックなどの粒子又は繊維を含有させることができる。

（配線基板）
配線基板の母体は、電気的絶縁性を有するものがよいが、導電性を有するものでも、絶縁膜などを介することで配線と電気的に絶縁させることができる。配線基板の母体の材料としては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム又はこれらの混合物を含むセラミックスや、銅、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、銀、金、チタン又はこれらの合金を含む金属や、エポキシ樹脂、ＢＴレジン、ポリイミド樹脂などの樹脂又はこれらの繊維強化樹脂（強化材はガラスなど）が挙げられる。配線基板は、母体の材質や厚さにより、リジッド基板、又は可撓性基板（フレキシブル基板）とすることができる。また、配線基板は、平板状の形態に限らず、上記パッケージと同様の凹部を有する形態とすることもできる。

配線は、母体の少なくとも上面に形成され、母体の内部、下面や側面にも形成されていてもよい。また、配線は、発光素子が接合されるランド（ダイパッド）部、外部接続用の端子部、これらを接続する引き出し配線部などを有するものでもよい。配線の材料としては、銅、ニッケル、パラジウム、ロジウム、タングステン、クロム、チタン、アルミニウム、銀、金又はそれらの合金が挙げられる。特に、放熱性の観点においては銅又は銅合金が好ましい。また、その表層に、銀、アルミニウム、ロジウム、金、銅、又はこれらの合金などのめっきや光反射膜が設けられていてもよく、なかでも光反射性に優れる銀が好ましい。これらの配線は、電解めっき、無電解めっき、スパッタ、蒸着、印刷、塗布、コファイア法、ポストファイア法などにより形成することができる。

（発光素子、第１発光素子２０、第２発光素子３０）
発光素子は、ＬＥＤ素子などの半導体発光素子を用いることができる。発光素子は、少なくとも発光素子構造を備え、多くの場合に基板を更に備える。発光素子の上面視形状は、四角形、特に正方形又は一方向に長い矩形であることが好ましいが、その他の形状であってもよい。発光素子（特に基板）の側面は、上面に対して、略垂直であってもよいし、内側又は外側に傾斜していてもよい。発光素子は、同一面側にｐ，ｎ両電極を有する構造のものでもよいし、ｐ電極とｎ電極が素子の上面と下面に別個に設けられる、対向電極（上下電極）構造のものでもよい。同一面側にｐ，ｎ両電極を有する構造の発光素子は、各電極をワイヤでリード電極や配線と接続されるか（フェイスアップ実装）、又は各電極を導電性接着剤でリード電極や配線と接続される（フリップチップ（フェイスダウン）実装）。対向電極構造の発光素子は、下面電極が導電性接着剤でリード電極や配線に接続され、上面電極がワイヤでリード電極や配線と接続される。１つの発光装置に搭載される発光素子は、１つでも複数でもよく、複数の場合には２種以上の半導体の発光素子を組み合わせてもよい。複数の発光素子は、直列又は並列に接続することができる。

（基板２５，３５）
基板は、発光素子構造を構成する半導体の結晶を成長可能な結晶成長用基板であってもよいし、結晶成長用基板から分離した発光素子構造に接合させる接合用基板であってもよい。基板が透光性を有することで、フリップチップ実装を採用しやすく、また光の取り出し効率を高めやすい。基板が導電性を有することで、対向電極構造を採用することができ、また発光素子構造に面内均一に給電しやすく電力効率を高めやすい。結晶成長用基板の母材としては、サファイア、スピネル、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、シリコン、炭化珪素、ガリウム砒素、ガリウム燐、インジウム燐、硫化亜鉛、酸化亜鉛、セレン化亜鉛、ダイヤモンドなどが挙げられる。接合用基板としては、遮光性基板であることが好ましい。遮光性基板は、熱伝導性に優れるものが多く、発光素子の放熱性を高めやすい。具体的には、シリコン、炭化珪素、窒化アルミニウム、銅、銅−タングステン、ガリウム砒素、セラミックスなどを用いることができる。また、基板が接合用基板の場合、発光素子構造から基板内部への光の進行を抑制する接合層（反射層）があれば、光学特性よりも熱伝導性や導電性を優先的に考慮して基板を選択することができる。基板の厚さは、例えば５０μｍ以上１０００μｍ以下であり、基板の機械的強度及び発光装置全体の厚さの観点では、１００μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。また一方、基板が透光性である場合、発光効率の観点では厚いほど良く、２００μｍ以上９００μｍ以下であることがより好ましく、３００μｍ以上９００μｍ以下であることがより好ましい。

（発光素子構造、活性層２１，３１）
発光素子構造は、半導体層の積層体、即ち少なくともｎ型半導体層とｐ型半導体層を含み、活性層をその間に介することが好ましい。さらに、発光素子構造は、電極や保護膜を含んでもよい。電極は、金、銀、錫、プラチナ、ロジウム、チタン、アルミニウム、タングステン、パラジウム、ニッケル又はこれらの合金で構成することができる。保護膜は、珪素、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、アルミニウムからなる群より選択される少なくとも一種の元素の酸化物又は窒化物で構成することができる。発光素子構造の発光波長は、半導体材料やその混晶比によって、紫外域から赤外域まで選択することができる。半導体材料としては、蛍光体を効率良く励起できる短波長の光を発光可能な材料である、窒化物半導体（主として一般式Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）で表される）を用いることが好ましい。このほか、ＩｎＡｌＧａＡｓ系半導体、ＩｎＡｌＧａＰ系半導体、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、炭化珪素などを用いることもできる。

（封止部材４０、母材４５）
封止部材は、発光素子などを、封止して、埃や外力などから保護する部材である。封止部材は、電気的絶縁性を有することが好ましい。また、封止部材は、発光素子から出射される光を透過可能（好ましくは光透過率７０％以上）であることが好ましい。封止部材の母材としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＴＰＸ樹脂、ポリノルボルネン樹脂、又はこれらの変性樹脂やこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂が挙げられる。ガラスでもよい。なかでも、シリコーン樹脂又はその変性樹脂は、耐熱性や耐光性に優れ、硬化後の体積収縮が少ないため、好ましい。特に、封止部材の母材は、フェニルシリコーン樹脂を主成分とすることが好ましい。フェニルシリコーン樹脂は、ガスバリア性にも優れ、腐食性ガスによるリード電極や配線の劣化を抑制しやすい。封止部材は、その母材中に、充填剤や蛍光体などを含有することが好ましいが、含有していなくてもよい。

（充填剤）
充填剤は、拡散剤や着色剤などを用いることができる。具体的には、シリカ、酸化チタン、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化クロム、酸化マンガン、ガラス、カーボンブラックなどが挙げられる。充填剤の形状は、球状、不定形破砕状、針状、柱状、板状（鱗片状を含む）、繊維状、又は樹枝状などが挙げられる。また、中空又は多孔質のものでもよい。

（蛍光体５０）
蛍光体は、発光素子から出射される一次光の少なくとも一部を吸収して、一次光とは異なる波長の二次光を出射する。蛍光体は、１種でもよいし、２種以上の組み合わせであってもよい。具体的には、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット、ユウロピウム及び／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム、ユウロピウムで賦活されたサイアロン、ユウロピウムで賦活されたシリケート、マンガンで賦活されたフッ化珪酸カリウムなどが挙げられる。なかでも、マンガンで賦活されたフッ化珪酸カリウムは、発光ピーク波長が赤色域の蛍光体であって、発光スペクトル線幅が比較的狭く、例えば液晶ディスプレイの色再現性を高めるのに好適である。

（接着剤）
接着剤は、発光素子を基体に接着する部材である。絶縁性接着剤は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、又はこれらの変性樹脂やハイブリッド樹脂などを用いることができる。導電性接着剤としては、銀、金、パラジウムなどの導電性ペーストや、錫−ビスマス系、錫−銅系、錫−銀系、金−錫系の半田などを用いることができる。

（ワイヤ）
ワイヤは、発光素子の電極と、リード電極や配線と、を接続する導線である。具体的には、金、銅、銀、プラチナ、アルミニウム又はこれらの合金の金属線を用いることができる。特に、封止部材からの応力による破断が生じにくく、熱抵抗などに優れる金線が好ましい。また、光反射性を高めるために、少なくとも表面が銀又は銀合金で構成されていてもよい。

以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。

＜実施例１＞
実施例１の発光装置は、図１に示す例の発光装置１００の構造を有する、略直方体状のトップビュー式のＳＭＤ型ＬＥＤである。

基体は、大きさが縦２．０ｍｍ、横４．０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍであり、正負一対のリード電極に、樹脂成形体が一体に成形されて構成されたパッケージである。このパッケージは、複数対のリード電極が吊りリードを介して縦横に連なって成る加工金属板（リードフレーム）を、金型内に設置して、液状の樹脂成形体の構成材料を注入して固化、離型させた後、切断（個片化）することで作製される。

２つのリード電極は其々、表面に銀の鍍金が施された最大厚０．２ｍｍの銅合金の板状小片である。２つのリード電極の下面の露出領域は、樹脂成形体の下面と実質的に同一面であって、パッケージの下面を構成している。２つのリード電極は其々、パッケージ（樹脂成形体）の端面において、切断された吊りリード部が露出している。

樹脂成形体は、上面視の外形が縦２．０ｍｍ、横４．０ｍｍの矩形状であり、最大厚１．２ｍｍであって、シリカと酸化チタンを含有するエポキシ樹脂製である。樹脂成形体の上面すなわちパッケージの上面の略中央には、上面視で角が丸みを帯びた縦１．４ｍｍ、横３．４ｍｍの矩形状の開口で、深さ１．０ｍｍの凹部が形成されている。凹部の側壁面は、凹部の底面と１１１．３°の角度をなす傾斜面である。

パッケージの凹部底面（素子載置面）における負極側のリード電極の上面には、発光素子が２つ、ジメチルシリコーン樹脂である接着剤（厚さ数μｍ）で基板側を接着されている。第１発光素子は、サファイア基板（厚さ１５０μｍ）上に窒化物半導体の活性層を含む発光素子構造（厚さ１０μｍ程度）が積層された、青色（発光ピーク波長約４５３ｎｍ）発光可能な、縦５５０μｍ、横７５０μｍの上面視矩形状のＬＥＤ素子である。第２発光素子は、サファイア基板（厚さ８００μｍ）上に窒化物半導体の活性層を含む発光素子構造（厚さ１０μｍ程度）が積層された、緑色（発光ピーク波長約５５５ｎｍ）発光可能な、縦５５０μｍ、横７５０μｍの上面視矩形状のＬＥＤ素子である。第１発光素子は、ｎ電極が負極側のリード電極の上面にワイヤで接続され、ｐ電極が第２発光素子のｎ電極にワイヤで接続されている。第２発光素子は、ｐ電極が正極側のリード電極の上面にワイヤで接続されている。ワイヤは、線径２５μｍの金線である。

パッケージの凹部には、封止部材が充填され、２つの発光素子を被覆している。封止部材は、フェニルシリコーン樹脂を母材とし、その中に、マンガンで賦活されたフッ化珪酸カリウムの蛍光体（発光ピーク波長約６３０ｎｍ）と、シリカの充填剤と、を含有している。蛍光体は、沈降により、封止部材中における下方（凹部底面）側に偏在している。この蛍光体が存在する下方領域（第１領域）の厚さは６００μｍ、蛍光体が実質的に存在しない上方領域（第２領域）の厚さは４００μｍである。封止部材の上面は、パッケージの上面と略同一面であり、ほぼ平坦面（厳密には硬化収縮により若干の凹面）になっている。この封止部材は、液状の構成材料がディスペンサ等によりパッケージの凹部内に滴下され、加熱により固化させることで形成される。

以上のように構成された実施例１の発光装置は、実施の形態１の発光装置１００と同様の効果を奏することができる。

本発明に係る発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト装置、各種照明器具、大型ディスプレイ、広告や行き先案内等の各種表示装置、プロジェクタ装置、さらには、デジタルビデオカメラ、ファクシミリ、コピー機、スキャナ等における画像読取装置などに利用することができる。

１０，１１…基体（１５，１６…素子載置面（１６１…下段、１６２…上段））
２０…第１発光素子（２１…活性層、２５…基板）
３０…第２発光素子（３１…活性層、３５…基板）
４０…封止部材（４０１…第１領域、４０２…第２領域、４５…母材、５０…蛍光体）
１００，２００…発光装置

Claims (4)

1. 素子載置面を有する基体と、
   前記素子載置面上に設けられ、窒化物半導体の活性層を有し、発光ピーク波長が青色域にある第１発光素子と、
   前記素子載置面上に設けられ、窒化物半導体の活性層を有し、発光ピーク波長が緑色域にある第２発光素子と、
   前記素子載置面上に設けられ、前記第１発光素子の光に励起され発光ピーク波長が赤色域にある蛍光体を含有し、前記第１発光素子及び前記第２発光素子を封止する封止部材と、を備え、
   前記封止部材は、前記素子載置面側から、前記蛍光体が存在する第１領域と、前記蛍光体が実質的に存在しない第２領域と、を順に含み、
   前記第１発光素子の上面の高さは、前記第１領域内の高さであり、
   前記第２発光素子の上面の高さは、前記第２領域内の高さであり、
   前記第２発光素子の一部は前記第１領域内に設けられており、
   前記第２発光素子は透光性の基板を有し、
   前記第２発光素子の活性層の高さは、前記第１領域内の高さであり、
   前記第２発光素子の基板の全ては、前記第２領域内の高さにある発光装置。
2. 前記第１発光素子の活性層の高さは、前記第１領域内の高さである請求項１に記載の発光装置。
3. 前記第１発光素子は基板を有し、
   前記第２発光素子の基板は、前記第１発光素子の基板より厚い請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記素子載置面は、下段と上段を有し、
   前記第１発光素子は、前記下段に設けられ、
   前記第２発光素子は、前記上段に設けられている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発光装置。

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